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小水线面双体船“桨-轴-船体”耦合振动声辐射分析
| 论文题名： | 小水线面双体船“桨-轴-船体”耦合振动声辐射分析 |
| 关键词： | 双体船;螺旋桨弹性;耦合动力学模型;声辐射 |
| 摘要： | 水面舰船的振动和噪声辐射水平是个关键设计参数，螺旋桨非定常宽带激励力通过螺旋桨-轴系传递到船体，诱导船体振动辐射噪声，是舰船低频段的主要噪声源之一。螺旋桨和轴系的弹性会使螺旋桨激励力在传递到船体的过程中放大，为了研究低频段螺旋桨宽带激励作用下的“螺旋桨-轴系-船体”耦合振动声辐射问题，结合国防973基础研究课题和中船708所产品型号课题，本文建立了基于频响综合方法的考虑螺旋桨弹性的“螺旋桨-轴系-船体”耦合动力学模型。 利用耦合FEM/BEM方法和模态缩减技术分析了螺旋桨与水体耦合的振动、声辐射特性；建立考虑螺旋桨弹性的螺旋桨-轴系耦合动力学模型，得到螺旋桨-轴系子系统的振动、声辐射特性；建立船体-水体耦合有限元模型，得到船体的振动特性；分析了螺旋桨三向宽带激励力的特性；将螺旋桨-轴系和船体频响综合得到整体系统的频域响应，再由边界元方法计算得到声场响应。 该方法可考虑流-固耦合螺旋桨的弹性、螺旋桨轴系与船体的耦合效应。从功率流和传递力的角度对“螺旋桨-轴系-船体”耦合振动的能量传递路径和振动特性进行了分析，得到耦合系统振动、声辐射的动力学特性，得到结论：该方法可以用于水面舰船的螺旋桨激励下船体声辐射计算、预报、评估；低频宽带螺旋桨激励下，船体振动声辐射特征峰值频率主要体现在螺旋桨-轴系子系统的动力学特性上，因此，针对螺旋桨激励下的“桨-轴-船体”耦合系统部分的噪声，舰船低噪声设计的重要内容是螺旋桨和轴系参数的优化，为舰船声隐身优化设计提出明确的指导方向，具有重要工程意义。 本方法可对“桨-轴-船体”耦合系统中螺旋桨和轴系的参数分析提供高效的分析手段，基于频响综合的方法，对螺旋桨-轴系子系统进行了参数分析，分析了螺旋桨、推力轴承刚度、艉轴承刚度、推力轴承基座形式对系统振动声辐射的影响，提出了提高螺旋桨的一阶同向模态频率，降低推力轴承刚度或者在轴上安装纵向减振器，针对螺旋桨一阶频率利用动力吸振器的降低振动噪声的被动控制方法。 |
| 作者： | 雷智洋 |
| 专业： | 机械设计及理论 |
| 导师： | 华宏星 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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